激光器作为国防、工业和医疗等领域发展的关键器件,得到越来越广泛的应用,这也对激光器的使用性能提出了更高的要求。而激光晶片作为激光器的核心工作物质,其材料自身性质和加工质量决定着激光器的使用性能和使用寿命。如何高效高质量加工激光晶片已成为激光器制造技术中急需解决的关键问题。钇铝石榴石晶体(YAG)由于具有良好的光学性质,稳定的物理化学性质,易掺杂等优点而成为最有发展前景的激光晶体材料。目前,虽然针对YAG晶体的超精密加工工艺已开展了一定的研究,但仍难以获得无损伤加工表面。本文分析了YAG晶体研磨抛光阶段表面缺陷和亚表面损伤的演化过程及抛光液对材料去除的影响,改进“切片-研磨-抛光”加工工艺,以达到高效获得无损伤加工表面的目的。本文主要研究内容和结论如下:(1)基于工艺实验和理论计算分析了研抛过程中表面缺陷及亚表面损伤的演化过程。使用不同粒径氧化铝磨粒对YAG晶片进行研抛实验,分析了磨粒粒径对表面形貌、亚表面损伤深度及材料去除机理的影响。通过比较单颗粒载荷与产生中位裂纹的临界载荷,分析磨粒粒径对材料去除机理的影响,并基于压痕断裂力学理论分别建立亚表面损伤深度与磨粒粒径和表面粗糙度关系的理论模型,为YAG晶体亚表面损伤深度的预测提供理论指导。(2)研究了抛光液pH值对YAG晶体表面化学反应和材料去除机理的影响。在YAG晶体的化学机械抛光过程中,使用酸性硅溶胶的材料去除率约为碱性条件下的3倍,而表面质量无明显变化。基于表面不同元素结合能的变化提出了抛光液pH值对化学反应机理的影响。基于分子间作用力和摩擦系数的变化分析了抛光液pH值对磨粒-晶片表面相互作用的影响。(3)研究了化学机械抛光后YAG晶体表面划痕的产生机理和控制方法。在化学机械抛光后,YAG晶片表面仍存在一定的亚纳米级深度划痕,为了获得无损伤抛光表面,分析了划痕产生机理,并通过单因素实验分析了加工参数及抛光垫类型对划痕产生的影响,提出了“低载高速”的化学机械抛光工艺。(4)基于表面缺陷和亚表面损伤演化规律及材料去除率,合理选择各道工序磨粒粒径、加工参数和加工余量,并优化现有加工工艺。采用本文加工工艺可获得表面粗糙度Sa 0.08 nm且无明显划痕的加工表面,以达到高效无损伤抛光YAG晶片的目的。